Дипольный момент молекул

48 
Электроотрицательность
(ЭО)
–
количественная 
характеристика способности атома смещать к себе общие 
электронные пары. Связь ЭО с положением некоторых элементов в 
ПС приведена ниже в таблице. Из таблицы видно, что в 
горизонтальном направлении (по рядам ПС) ЭО увеличивается, а в 
вертикальном направлении (по группам ПС) –
уменьшается.
В симметричной молекуле Н
2
центры положительного и 
отрицательного зарядов совпадают. Такая молекула имеет 
р
e
 = 
0. В 
несимметричной молекуле Н
Cl 
из
-
за большей ЭО 
Cl 
происходит 
смещение электронного облака 
σ
-
связи в сторону 
Cl
. Появляется 
электрический диполь 
р
е
 
≠ 
0. Направление 
р
e
 
от 
Cl
(
δ–
)
к 
H
(
δ
+)
.
Единица измерения 
р
e
 
–
 
Кл∙м.
Т.к. расстояния между атомами в 
молекулах ~ 10
–
10
м, а заряд электрона равен 1,6∙10
–
19 
Кл, то 
р
e
отдельных химических связей ~ 10
–
29 
Кл∙м
. В справочной 
литературе иногда 
р
e
 
выражают в 
дебаях
(1 
D 
= 3,336∙10
–
30 
Кл∙м
). 
Например, 
р
e
(Н
Cl) = 1,04 
D
. 
Химические связи
 
с 
р
e
 
≠ 
0 называют 
полярными
.
Если в молекуле несколько полярных связей, то дипольные 
моменты связей суммируют как векторы. Поэтому возникают 
случаи, когда связи в молекуле полярны, а суммарный 
р
e
 
молекулы 
равен нулю, т. е. молекула в целом неполярна. 
Например, молекула 
CCl
4
в целом неполярна, т. к. сумма 
р
e
 
полярных связей С–
Cl 
в тетраэдре 
CCl
4 
равна 0; молекула Н
2
О 
полярна, т.к. 
р
e
двух полярных связей О→Н суммируются и дают 
р
е
(Н
2
О), направленный по биссектрисе валентного угла (НОН):
Таким образом,
1) основной фактор, влияющий на величину дипольного момента 
связи –
это разность ЭО элементов
, 
образующих связь; 
2) дипольный момент молекулы зависит от еѐ геометрического 
строения; 
O
H
H
..
..
p
e
(OH)
p
e
(OH)
p
e
(H
2
O)

49 
3) определѐнный вклад вносят неподелѐнные пары электронов 
(или неспаренные электроны) на ГАО. Такая пара электронов 
создаѐт дипольный момент, 
направленный в сторону атома
. 
Например, 
NH
3
и 
NF
3
: 
Сравнение ЭО Н(2,1), 
N
(3,0) и 
F
(4,0) показывает, что связи 
N
–
H 
и 
N
–
F 
должны обладать близкими 
р
е
, т.к. примерно равны ∆ЭО.
Однако в случае 
NH
3
р
е
(N
–
H
) суммируются с 
р
е
электронной 
пары, а в случае 
NF
3
дипольные моменты связей в значительной 
степени компенсируются дипольным моментом неподелѐнной 
пары. В итоге, 
р
е
(NH
3
) = 1,5 
D
, а 
р
е
(NF
3
) = 0,2 
D
. 
Степень
 
ионности
 
связи
в двухатомной молекуле типа АВ 
может быть оценена, если взять отношение 
р
е
(эксп.) к 
рассчитанному 
р
е
(рассч.), соответствующему идеально ионной 
структуре:
Степень ионности связи
= (
р
е
(эксп.)/
р
е
(рассч.))∙100%.
Например, молекула 
HF 
имеет 
р
е
(эксп.) = 1,82 
D
, а 
р
е
(рассч.) = 
4,4 
D
, следовательно, степень ионности связи 
H
–
F 
составляет 
(1,82/4,4)∙100% = 41%. 
Вопросы
 

Какие связи в приведенных молекулах полярные, какие нет: 
О
2
, СО, Н
2
О, Н
2
SО
4
, С
2
Н
6
, СН
3
СН
2
ОН? 

Бывают ли молекулы с полярными связями, но без 
дипольного момента; с неполярными связями, но с дипольным 
моментом?

Известно, что возможные значения ковалентности для атома 
серы 2, 4 и 6. Объяснить почему не существует соединений Н
6
S 
и 
Н
4
S?
N
H
H
H
..
N
F
F
F
..

50 

Расположить
в порядке убывания ЭО: 
а
) As, Br, Ca, Ga, Ge, K, Se;
б
) As, Bi, N, P, Sb. 

Сравнить изменение полярности химической связи в рядах:
а
) LiF, BeF
2
, BF
3
, CF
4
, NF
3
, OF
2
; 
б
) LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF. 

Привести примеры молекул 
AX
n
(n = 2, 3, 4, 5, 6), 
дипольный момент которых равен нулю. Какова их геометрия? 
Задачи
 
3.45. 
Указать направление дипольного момента в следующих 
молекулах и частицах: 
LiF, LiH, OH, BN, CaAs, FO.
3.46. 
Какие из приведенных молекул имеют дипольный момент: 
О
2
, СО, Н
2
О, ВеСl
2
, ВеСlВr, СF
4
, PF
3
, PF
5
?
3.47. 
В каких из перечисленных молекул дипольный момент 
отличен от нуля: 
CaF
2
, OF
2
, PF
3
, BF
3
, SiF
4
, PF
5
, IF
5
, SF
6
, XeF
4
? 
3.48. 
Привести
примеры четырехатомных молекул типа АВ
3
без 
дипольного момента. 
3.49. 
Есть ли дипольный момент у молекулы СН
2
Сl
2
? Возможны 
ли для неѐ изомеры?
3.50. 
Предложить
пространственную структуру молекул, для 
которых известно, что они не имеют постоянного дипольного 
момента: а) 
PF
3
Cl
2
; TeF
4
Cl
2
, б) 
AsF
2
Cl
3
; SeF
4
Cl
2
. 
3.51. 
Предложить пространственное строение молекул, если 
известно, что они не имеют дипольного момента:
а)
SbCl
3
F
2
;
б)
SeCl
2
F
4
;
в)
FClC=CClF.
3.52. 
Рассчитать дипольный момент октаэдрической молекулы 
AB
5
C, если известно, что дипольный момент октаэдрической 
молекулы ABC
5
равен 1 D.

51 
3.53. 
Рассчитать дипольный момент тетраэдрической молекулы 
AB
3
C, если известно, что дипольный момент тетраэдрической
молекулы ABC
3
равен 0,1 D. 
3.54. 
Сравнить дипольные моменты молекул: 
Cl
−
C
6
H
4
−
Cl 
и 
HO
−
C
6
H
4
−
OH.
3.55. 
Дипольный момент связи 
C
–
Cl 
равен 1,97 
D. 
Оценить
дипольные моменты молекул 
цис
- 
и 
транс
-1,2-
дихлорэтилена. 
3.56. 
Оценить дипольный момент молекулы Н
3
С–С≡СF, если 
дипольные моменты связей равны: p(C–H) = 0,3 D и р(С–
F) = 1,4 D, 
а электроотрицательности атомов равны: χ(С) = 2,5; χ(Н) = 2,1; 
χ(F)
= 4,0.
3.57. 
Рассчитать дипольный момент молекулы HCl (межъядерное 
расстояние 1,27
Å), если бы она состояла из ионов H
+
и Cl
–
. Почему 
полученное значение отличается от экспериментального (1,04 D)?
3.58. 
Оценить эффективные заряды атомов (в долях заряда 
электрона) в молекулах HF, KF, CsF, если их дипольные моменты 
1,91; 7,33 и 7,88 D, а длины связей 0,92; 2,20 и 2,34 Å, 
соответственно. 

52 

жүктеу/скачать 6,53 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: